粉喷桩法处理软土地基的施工应用

摘要：粉喷桩是高等级公路软土地基处理的常用方法之一。本文针对粉喷桩法处理软土地基的施工工艺及质量控制进行了探讨。

关键词：软土地基；粉喷桩法；施工质量

Abstract: powder sprayed pile is one of highway soft soil foundation treatment methods. In this paper using powder-jet pile to treat the method of soft soil foundation construction technology and quality control are discussed in this paper.

Key words: soft soil foundation; Powder spray pile method; The construction quality

中图分类号：TU471.8文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)

粉喷桩是以水泥为固化剂,利用深层搅拌机械对原状软土进行强制搅拌,经水泥与软弱土之间的离子交换作用、凝结作用、化学作用等一系列作用,而生成一种特殊的具有较高强度、较好特性和水稳定性的混合柱状体。它与原位软土层组合成复合地基,对提高软土地基承载力,减少地基沉降具有明显效果。

1施工准备

1.1技术资料准备

粉喷桩施工前准备下列施工技术资料:施工现场的工程土质报告、土工试验报告、室内配方试验报告(7d期龄),粉喷桩设计桩位图,原地面高程,加固深度与停灰面高程以及测量资料。

1.2材料准备

水泥要求新鲜无结块,入灌最大粒度不超过5 mm,不含有纸屑塑料布垃圾等杂物。石灰用磨细生石灰,最大粒径应小于0.2 mm,质地纯净无杂质。石灰中氧化钙和氧化镁的总和应不少于85%,其中氧化钙的含量应不低于80%。

1.3施工机具

主要机具设备包括喷粉桩机及配套水泥灌、储灰灌及喷粉系统空气压缩机等。喷粉桩机有液压步履式底架井架和导向加减压机构钻机传动系统、钻具液压系统、喷粉系统电气系统等部分组成。

1.4室内配比实验

粉喷桩处理软基效果如何,很大程度上取决于配比的选择是否适合当地工程地质条件。在施工前,应根据设计单位提供的《工程地质详细勘察报告》,选取有代表性的土质,水泥用量一般按土样天然湿重的15%～20%掺入,由施工单位、监理组共同按50 kg/m、55 kg/m水泥用量分别做配比试验,求得R、RR无侧限抗压强度。根据设计强度要求,确定施工时水泥用量为不小于50 kg/m,同时要求满足强度和喷粉量双控指标。

1.5现场工艺性试桩

根据室内配比进行工艺性试桩,试桩应达到以下要求:①钻进速度V≤1.5 m/min;平均提升速度Vp≤0.8 m/min;搅拌速度R≈30 r/min;钻进、复搅与提升时管道压力:0.1 MPa≤P≤0.2 MPa;喷灰时管道压力:0.25 MPa≤p≤0.40 MPa。②确定合适的技术处理措施,掌握水泥搅拌的均匀程度,掌握下钻及提升的困难程度,成桩试验的桩数不少于5根。

2施工流程

2.1检查作业条件是否完备

做好前期准备后,对作业条件是否完备做好检查,具体包括:①具备工程地质勘察报告基础施工图和施工组织设计;②施工场地内的地上和地下障碍物已清除或拆迁;③平整场地挖好排浆沟排水沟设置临时设施;④测量放线并设置桩位标志;⑤根据地质资料,通过原位测试及室内试验取得地基土、灰土物理力学及化学指标,选取最佳含灰量,作为设计掺灰量,决定设置搅拌范围,选择桩长、截面及根数;⑥机具设备已配齐进场并进行维修安装就位、进行试运转,进行现场试桩已确定成桩施工的各项施工参数和工艺。

2.2工艺流程

流程顺序:放线定桩位就位钻桩孔至设计深度边搅拌、喷粉边提升钻杆至桩顶以上50 cm停止搅拌喷粉全程或局部复搅复喷一次提杆至地面移至下一桩位继续施工。

2.3施工工艺

施工前应进行场地整平、桩位放线组装、架立喷粉桩机,检查主机正常各部分的连接,喷粉系统各部分安装试调情况及灰罐管路的密封连接情况是否正常,做好必要的调整和紧固工作;灰罐装满料后,进料口应加盖密封,排除异常情况后方可开始施工。

成桩时,先用喷粉桩机在桩位钻孔,至设计要求深度后(钻速为0.570.97 m/min,一般钻一根10 m长桩约1 525 min),将钻头以0.97 m/min速度边搅拌、边提升,同时边通过喷粉系统将水泥或石灰粉通过钻杆端喷嘴定时定量向搅动的土体喷粉,使土体和水泥或石灰进行充分搅拌,混合形成水泥、水、土或石灰粉混合体。

作业时,机械操作要熟练,喷粉要均匀,水泥剂量及复搅深度应满足要求。喷粉时最好一次性喷足喷粉量,不得中断,每根桩宜装一次灰,搅拌完一根桩。喷粉深度在钻杆上标线控制,喷粉压力控制在0.50.8 MPa。对于桩长较长的桩,应采取措施,保证桩身下端每米的水泥剂量达标。同时,格控制钻孔下钻深度,喷粉高程及停灰面,确保粉喷桩深度和喷粉量达到设计要求。深度误差不大于5cm,水泥喷入量的误差应小于1%。

钻进提升时的管道压力不宜过大,以防止钻孔淤泥向孔壁四周挤压形成空洞。为确保粉喷桩的施工质量,当钻头提升至地面高程下25 cm时,应停止喷灰只搅拌,同时采取复搅措施。第二次搅拌时不喷粉,复搅深度以电流表达到100 A为准。复搅时钻头的下钻、提升速度同第一次。粉喷桩每次下钻和提升的时间有专人记录,时间误差不得大于5 s,提升前要有等待粉到达桩底的时间,防止出现提升却未喷粉的情况。对出现的意外情况应在备注栏内注明。严格控制喷粉时的钻杆提升速度,确保每根桩的喷粉均匀性。如发生意外影响桩身质量时,应在12 h内采取补喷措施,补喷重叠长度不小于1 m,特别困难时以电流表读数明显变化为准。否则应重新打设,新桩距报废桩的距离不能大于桩距的15%,并填在施工记录中备查。

对输灰管要经常检查,不得泄露及堵塞,输灰管道的长度以60 m左右为宜,不得超过70 m。对使用的钻头要定期检查,其直径磨耗量不大于1 cm,但也不宜采用直径过大的钻头(以小于53cm为宜)。

3工程质量控制3.1典型施工 在工程正式施工前，必须根据工程情况和设计要求，先进行粉喷桩的典型施工，以检验地质资料是否正确，工艺参数、成桩质量、取样方法及桩的设计指标是否合理等等，为顺利施工打下坚实的基础。

保证粉喷桩工程质量的关键是控制喷粉量和喷粉的均匀性。喷粉量的控制主要决定于电机转速、储灰罐与送灰管之间的压差。送灰管道压力喷粉时随钻头提升而减小，一般在0.50～0.20MPa之间渐变，储灰罐压力宜比送灰管压力大0.2MPa左右，气流量一般在35～45m3/h之间，提升速度一般为0.95m/min。掌握喷粉均匀性应注意：①气流量和管道压力不能骤增、骤减；②送灰管道的脉冲应均匀；③钻杆提升采用同一速度；④全孔复搅一次。3.2 质量要求 粉喷桩施工质量目前没有规范可循，根据典型施工情况和施工实践，制订如下要求：①桩位测量放样允许偏差20mm；②施工用水必须经检验符合质量要求；③必须严格控制好喷粉的配合比，保证施工用水误差不大于1%，水泥、外加剂误差不大于2%；④实际桩径应大于设计桩径20mm；⑤桩底应达到设计要求和典型施工所确定的着底标准；⑥桩身垂直度偏差小于1%桩长；⑦若粉喷桩间有搭接时，保证粉喷桩的搭接不小于50mm，且搭接必须在24h内完成；⑧应按要求埋设沉降和位移的测试仪器，以观测粉喷桩在施工和使用中的变化情况；⑨粉喷桩应在每区之间及每隔一段距离(一般为15m左右)设置沉降缝，沉降缝处的粉喷桩相切；⑩桩身强度满足设计要求，灰土搅拌均匀。

3.3质量检测

粉喷桩属地下隐蔽工程，施工质量受机具、施工工艺、施工人员的责任心等多种因素的影响，因而其质量控制要贯穿于施工的全过程。

施工过程中必须随时检查加固料用量、桩长、复搅长度及施工中有无异常情况，记录其处理方法及措施。成桩７天内浅部开挖桩头，其深度宜为０.５ｍ，目测检查搅拌的均匀性，测量成桩直径。检查频率为１０％。在成桩７天内采用轻便触探仪检查桩的质量，触探点应在桩径方向１／４处，抽检频率为２％。成桩２８天后在桩体上部(桩顶以下０.５ｍ、１.０ｍ、１.５ｍ)分别截取３段桩体进行现场足尺桩身无侧限抗压强度试验，检查频率为２‰，每一工点不少２根。成桩２８天后，按１‰频率或每一工点不少于２根采用钻孔取芯法对其进行终检。

结语

粉喷桩处理高等级公路软土地基是当前最常用的方法之一，目前的粉喷桩施技术难度较大，如果掌握不好,极易出现偏差，一定要加强管理，严格控制施工质量，以确保施工质量。

参考文献：

[1]中华人民共和国行业标准.粉体喷搅法加固软弱土层技术规范(ＴＢ１０１１３－９６)